玄武岩纤维再生混凝土高温水冷损伤试验研究

为研究消防喷水灭火对纤维再生混凝土力学特性的影响,以玄武岩纤维(BF)体积掺量和历经最高温度为变化参数,共设计90个玄武岩纤维再生混凝土(BFRC)标准立方体试块,进行高温喷水冷却和抗压强度—声发射(AE)试验,探讨BF体积掺量和历经最高温度对BFRC力学性能的影响。结果表明,当温度升到1 000℃,试块表面脱落,骨料全部露出,试块的完整性遭到严重破坏;试块的剩余抗压强度在温度为200~400℃时下降趋缓,抵抗高温的效果明显;BFRC的高温喷水冷却受压损伤过程可分为初期压密与裂纹萌生阶段、裂纹扩展汇集阶段和峰后破坏阶段,各阶段的声发射振铃累计计数具有明显差异;拟合得到消防喷水灭火后BFRC抗压强度计算公式,可为评估不同BF体积掺量及历经最高温度对BFRC抗压强度的影响提供参考。

磷建筑石膏矿渣水泥的水化过程与耐水性能

通过凝结时间、流动度、孔溶液pH值、抗折强度、抗压强度、吸水率、软化系数、水化热和水化产物分析测试,探究了磷建筑石膏(CPG)掺量对石膏矿渣水泥水化过程与耐水性能的影响.结果表明:随着CPG掺量的增加,石膏矿渣水泥的凝结时间缩短,流动度减小,吸水率与3 d水化累计放热量均增大;水泥净浆孔溶液的pH值在水化早期快速下降,56 d时保持不变;当CPG掺量从40%增加到70%时,56 d水泥净浆孔溶液的pH值从11.02减小到10.62,水泥胶砂的软化系数从0.98减小到0.91,主要水化产物均为二水石膏和钙矾石,并且钙矾石的含量随着CPG掺量的增加而减少.

再生粗骨料取代率及粒径对混凝土抗压性能影响试验研究

为研究单轴受压情况下再生粗骨料粒径范围、取代率对再生混凝土抗压性能的影响规律,分别以粒径范围5~10、10~20和20~31.5 mm,以及取代率分别为0%、10%、30%和50%为参量设计制作再生混凝土棱柱体试件,并对其开展单轴抗压性能试验研究。结果表明:在取代率相同时,粒径范围为5~10 mm时再生混凝土的抗压强度及峰值应变均比粒径范围为10~20、20~31.5 mm时的大;在粒径范围相同情况下,随取代率增大,再生混凝土抗压强度呈现出逐渐减小的变化趋势,而峰值应变则呈现出逐渐增大的变化趋势。根据试验数据,得出了再生混凝土抗压强度和峰值应变的函数关系式。

不同实验条件下金矿尾渣固结体物理力学特征研究

为了探究尾渣固结体充填进入矿坑后的物理力学特征以及尾渣固结体在不同水环境条件下的物理力学特征的变化,以贵州西南某金矿尾渣为研究对象,通过野外调查和采样的手段,设计静态浸泡和动态冲刷实验,采用多功能岩石低渗透仪、万能实验机进行金矿尾渣固结体样品的物理力学实验,利用Origin 2018软件和数理统计等方法,系统研究了金矿尾渣固结体物理力学特征。研究结果表明:在不同养护龄期条件下,养护龄期越长金矿尾渣固结体渗透率越小,单轴抗压强度值越大;在相同养护龄期不同水动力条件下,金矿尾渣固结体单轴抗压强度都出现降低的现象,且静态浸泡实验对固结体单轴抗压强度的影响明显小于动态冲刷。研究结果为金矿尾渣充填开采设计提供技术参数,同时也为充填采矿安全作业提供重要支撑。

碱激发低碳混凝土的力学性能与提升机理研究

针对水泥在生产利用过程中产生的碳排放问题及固废材料在大掺量条件下替代水泥制备混凝土导致其力学性能下降的问题,利用4%Na_(2)SiO_(3)对玻璃粉(GP)进行碱激发处理,随后替代50%的水泥制备低碳混凝土。结果表明,低碳混凝土的力学性能远低于普通混凝土,而Na_(2)SiO_(3)掺入使低碳混凝土力学性能得到一定程度的提升,在各龄期内抗压强度分别提升了22.6%、27.5%、19.8%和17.2%;劈裂抗拉强度增长了21.3%、20.6%、18.2%和16.3%。Na_(2)SiO_(3)使玻璃粉(GP)中丰富的SiO_(2)在OH-的作用下出现较为明显的解构现象,使其在低碳混凝土内部与Ca、Na、K等元素结合生成了更多的C-S-H凝胶、C-A-S-H凝胶、N-A-S-H凝胶,同时还产生了强度更高的钾A型沸石晶体,使得低碳混凝土的大孔隙含量降低,孔隙结构得到优化,进而导致低碳混凝土力学性能得到大幅提升。研究为降低碳排放及固废在混凝土中大掺量的使用提供了新思路、新见解。

自然环境老化ETFE薄膜单轴拉伸力学性能研究

ETFE薄膜在自然环境老化后的力学性能是ETFE结构长期使用性能评价的基础。选取在室外自然环境长期使用后的ETFE薄膜,开展了微观形貌表征和宏观力学性能试验,采用能量法确定了自然环境老化ETFE薄膜的屈服点及弹性模量,基于数理统计分析了材料力学参数标准值。研究结果表明,自然环境老化作用使ETFE薄膜材料表面微观形貌粗糙,截面褶皱纹理密集,晶粒尺寸增大了7.8%。老化ETFE薄膜破断强度下降显著,屈服应力及弹性模量降低较大,其标准值为11.73、703.2 MPa,降低了14.9%、13.5%。研究扩展了ETFE薄膜材料力学的研究范畴,可为准确评估ETFE结构长期使用性能提供重要的力学参数。

不同温度条件下相变石蜡力学性能分析

对3种不同相变温度的石蜡材料(PCM-28、PCM-18和PCM-10)在不同温度下的基本力学性能参数进行了系统的压缩实验,计算出对应的弹性模量和泊松比。结果表明:PCM-18和PCM-10的抗压强度随温度的降低而有所提高,但PCM-28的抗压强度随温度的降低反而呈现出下降趋势。在单轴压缩条件下PCM-28和PCM-18的应力-应变曲线主要经历了压实阶段、弹性变形阶段、裂纹扩展阶段和裂纹后破坏阶段4个明显阶段,最终表现为脆性破坏。PCM-10在经历压实阶段和弹性变形阶段后进入塑性阶段,曲线发展近似水平,且整个过程无明显裂纹出现。

裂纹-孔洞缺陷下PVC涂层织物类膜材的撕裂行为

膜结构节点和边界处往往需要通过膜面开孔来实现关键部位的连接,孔洞边缘的应力集中会影响膜面的撕裂行为。为探究聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)涂层织物类膜材中孔洞对裂纹扩展行为的影响,开展了含有裂纹-孔洞缺陷的PVC涂层织物类膜材的单轴拉伸试验,分析了裂纹扩展全过程和撕裂机理,提出了适用于含裂纹-孔洞多缺陷PVC涂层织物类膜材撕裂强度的预测模型,并验证了模型的适用性。研究结果表明:含裂纹-孔洞缺陷的PVC涂层织物类膜材在中心撕裂过程中存在裂纹端扩展和孔端再扩展两阶段;定义了裂纹端临界撕裂荷载、裂纹端峰值撕裂荷载、孔端临界撕裂荷载和孔端峰值撕裂荷载4项撕裂特征指标,以衡量含裂纹-孔洞缺陷膜材的抗撕裂性能;孔洞的存在导致试样在孔端再扩展阶段的承载力提升,但随着孔洞尺寸增大,孔端的承载力提升效应减弱,裂纹端峰值撕裂荷载逐渐变为控制试样破坏的极限荷载;所提出的二次函数-指数函数应力场模型能有效地预测膜材的裂纹端临界撕裂应力和孔端临界撕裂应力。

磷石膏基充填胶凝材料配方优选及水化机理

磷石膏是湿法磷酸工艺中产生的固体废弃物,其活性很低,是一种无害化处理难度较大的废弃物。酒泉钢铁公司炼铁过程中产生的矿渣具有较高的活性,可以与磷石膏混合制备具有胶凝性质的材料,对采空区进行回填来消除采空区地质灾害。根据不同配比和不同磷石膏细度下充填胶凝材料强度的正交试验,得出磷石膏基充填胶凝材料的最优配方,在此基础上使用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析其内部结构。结果表明:在生石灰含量5.5%~6.0%、磷石膏含量30.0%~33.0%、NaOH含量1.5%~2.0%,芒硝含量2.5%~3.0%,矿渣平均粒径为15.88μm,添加助磨剂和早强剂的情况下,充填胶凝材料的3 d和7 d抗压强度分别达到1.58 MPa和4.10 MPa。水化硅酸钙凝胶和钙矾石的生成量随着龄期的增长逐渐增加,结构逐渐密实,水化硅酸钙凝胶在充填胶凝材料中起到了充填黏结作用,钙矾石在充填胶凝材料中起到了支撑作用,从而提高了材料的整体强度。

聚合物改性水泥砂浆综合力学性能指标正交试验研究

聚合物改性水泥砂浆综合力学性能指标相比传统压折比可更加全面地反映复合材料改性后强度和韧性的改善。通过正交试验研究聚合物改性水泥砂浆的综合力学性能指标。考察水胶比、聚胶比、砂胶比及水泥矿硅比四个因素,采用L_(16)(4^(5))正交进行试验。结果显示:极差分析和方差分析结果表明各因素对聚合物改性水泥砂浆综合力学性能指标的影响显著程度次序不尽相同,且无重复试验方差分析所对应因素显著程度低于重复试验;重复试验的方差分析表明,砂胶比和聚胶比是综合力学性能指标的显著影响因素。

浅析需水量比的影响因素及改进措施

粉煤灰需水量比是评价粉煤灰品质的重要物理指标,直接关系到工程应用的效果。需水量比越小,粉煤灰的品质越高,其减水效果和改善混凝土工作性能的能力也越强。从粉煤灰细度、烧失量与颗粒形态3个方面对粉煤灰需水量比的影响因素进行分析,并提出对应的降低粉煤灰混凝土需水量比的措施,总结降低需水量比对拌合物力学性能的改善效果。得出结论:适当的降低粉煤灰的需水量比可以拥有良好的减水效果,并能制备出高性能的混凝土。

赤水楠竹不同部位的力学性能对比分析

在国家“双碳”政策及国民环保意识普遍增强的背景下,竹材作为工程材料再次受到重视。以贵州赤水河沿岸3~9年生楠竹为例,对不同年份楠竹的底部、中部、顶部分别进行横纹抗压、顺纹抗压、横纹抗弯、顺纹抗拉试验,试验结果表明:赤水楠竹顶部强度明显高于底部;4~5年生赤水楠竹各部位强度变化最小;工程上利用赤水楠竹作为建筑材料时,应优先考虑4~5年或者其他年份赤水楠竹的试验定义的顶部。

水泥代替矿粉对热拌再生沥青混合料的路用性能影响

以再生沥青混凝土AC-20为研究对象,用水泥分别替代各级配矿粉用量成型试件,通过马歇尔实验、冻融劈裂试验和低温劈裂试验研究水泥替代矿粉对沥青混凝土高温稳定性、水稳定性和低温稳定性的影响规律。试验结果表明水泥用做填料具有一定的优越性,能够提高沥青混凝土的高温稳定性、低温抗裂性,对提高沥青混凝土的路用性能,降低工程造价具有重要的意义。研究成果可为废旧沥青混合料的再生利用提供一定的参考。

纳米材料对混凝土力学性能的影响研究

文章分析了混凝土力学性能影响因素,以及探讨了纳米SiO_(2)、纳米CaCO_(3)、纳米TiO_(2)以及其他纳米材料对混凝土力学性能的影响,讨论了纳米改性混凝土的研究现状及发展前景。

冰雹冲击温室屋面玻璃荷载的数值模拟研究

为揭示冰雹冲击玻璃温室屋面受载机理,采用LS-PrePost的随动强化材料MAT-3进行建模,结合考虑冰雹下坠速度、粒径大小及屋面坡角因素,开展自然条件下冰雹低速冲击玻璃温室屋面荷载研究.结果表明:冰雹粒径对屋面冲击能量影响明显,冲击能量随冰雹粒径增加而非线性增加;随屋面坡角增加,冲击能量减少;且坡角在20°~25°之间,有效应力达到最大值.研究结果为量大面广的温室大棚屋面坡角设计及防灾提供了一定价值与参考.

分级侧向膨胀型锚杆结构力学性能及锚固机理

为了更好地应对传统锚杆在边坡、隧道灾害防治领域锚固性能的不足,研发了一种具有分级侧向膨胀性能的锚杆结构。首先,基于弹性力学理论与物理圆环模型,得到了分级侧向膨胀锚杆径向承载变形的本构关系与极限抗拉拔力公式;然后,通过静态拉拔试验,揭示了锚杆的承载力传递规律与承载变形机理;最后,通过对分级侧向膨胀锚杆与NPR锚杆的结构特性进行对比,发现分级侧向膨胀锚杆不仅在抗剪切、扭转和吸能等方面具有更优异的性能,且相比较NPR锚杆的单次膨胀特性,其分级膨胀与可控变形的特性在提高围岩整体稳定性,释放围岩变形能方面更具优势。结果表明,分级侧向膨胀锚杆的特性更加适合稳定性较差的地质环境,为灾害防治工程提供了新的解决方案。

基于响应面法的机制砂混凝土抗压强度影响因素研究

通过采用响应面法,建立Box-Behnken试验模型,分析研究石粉、粉煤灰和硅灰掺量对机制砂混凝土抗压强度的影响。采用多元回归分析方法,以石粉、粉煤灰和硅灰含量为因素,抗压强度为响应值建立机制砂混凝土抗压强度的预测模型,并采用响应面和等高线进行交互作用分析。研究表明:对于单因素来说,粉煤灰对机制砂混凝土抗压强度影响最大,硅灰影响次之,石粉影响最小;此外,两两因素之间的交互作用均是显著的。

小尺寸隔震支座水平力学性能有限元分析

为研究小尺寸铅芯橡胶支座第二形状系数对水平力学性能的影响,笔者基于ABAQUS有限元软件,建立了3组第二形状系数不同的小尺寸支座有限元模型,通过分析且探讨了在各种剪应变条件下,支座的屈服刚度、水平刚度、屈服力和等效阻尼比等因素与第二形状系数和剪应变之间的相互关系。结果表明:增大铅芯橡胶支座的第二形状系数时,支座的水平刚度及屈服刚度会随之增大,而支座的屈服力与等效阻尼比则总体保持不变。

不同冷却方式对高温后600MPa级高强钢筋拉伸性能的影响

为了评估火灾后高强钢筋的性能演化规律,文章研究了空气中冷却、炉内冷却和浸水冷却3种方式对高温作用后高强钢筋应力-应变曲线的影响,分析了屈服强度、极限强度、强屈比、弹性模量和断后伸长率等力学参数的变化规律。结果表明:1)高强钢筋经历高温后在气冷、炉冷和水冷作用下,其应力-应变曲线仍表现出明显的屈服台阶;2)与常温时相比,极限强度和屈服强度均呈现出下降趋势,而强屈比变化并不显著;3)不同冷却方式对高强钢筋的弹性模量和断后伸长率影响程度不同,其中水冷作用对钢筋的弹性模量影响最大,炉冷作用对钢筋的断后伸长率影响最大。此外,通过建立不同冷却方式下高强钢筋的拉伸本构关系,为高强钢筋在抗火结构中的应用提供依据。

SAP对含粗骨料超高性能混凝土收缩和力学性能的影响

含粗骨料超高性能混凝土(粗骨料UHPC)可兼顾超高强度和超高耐久性能,进一步降低收缩,但自收缩较大的问题仍未解决。文章主要研究了高吸水性树脂(SAP)在0.1%、0.15%和0.2%胶凝材料用量下,相对于膨胀剂对粗骨料UHPC工作性、自收缩以及力学性能的影响。